(57)【要約】【課題】            送風経路を通る気流の流れを円滑にすることにより、電動機の外周部への送風量を増大し、騒音の発生を抑制すること。【解決手段】        シュラウド７dは、羽根７cに対向する内周面が送風方向に対して略平行に直線形状となるように形成された直線面部７dxと、内周面が送風方向に対して外径方向に凸となる湾曲形状となるように形成された湾曲面部７dyとを、送風方向に対して連接して一連に設けたものである。そして、ファンカバー８の吸気口８aに対向する斜流ファン７の入口側に直線面部７dxが配置され、ファンカバー８の排気口８bに対向する斜流ファン７の出口側に湾曲面部７dyが配置される。【選択図】          図２
2010124534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転軸の端部に取着されるボスと、
前記ボスの外周面に形成された主板と、
前記主板に形成された羽根と、
前記羽根を間に挟んで前記主板と対向するとともに、前記羽根に形成された筒状のシュラウドと、
を備える電動機用斜流ファンにおいて、
前記シュラウドは、送風通路の入口側に配置された送風方向に対して略平行となる直線面部と、送風方向に対して外径方向に凸となる湾曲形状に形成されるとともに送風通路の出口側に配置される湾曲面部とを、送風方向に対して連接した形状を有することを特徴とする電動機用斜流ファン。
【請求項２】
前記シュラウドは、前縁部と後縁部とを結ぶ送風方向の線分の長さLallに対して、前記直線面部の送風方向の長さLstが、０＜Lst／Lall＜０.４２の関係にあることを特徴とする請求項１記載の電動機用斜流ファン。
【請求項３】
回転軸と、
前記回転軸の端部に取着される斜流ファンと、
前記斜流ファンを覆うように設けられるとともに、前記斜流ファンと対向する吸気口と前記電動機の外周部を臨む排気口とを有するファンカバーと、
を備える電動機において、
前記斜流ファンは、
前記回転軸の端部に取着されるボスと、
前記ボスの外周面に形成された主板と、
前記主板における前記ファンカバーとの対向面において、前記主板に形成された羽根と、
前記羽根を間に挟んで前記主板と対向するとともに、前記羽根に形成された筒状のシュラウドとを備え、
前記シュラウドは、送風通路の入口側に配置された送風方向に対して略平行となる直線面部と、送風方向に対して外径方向に凸となる湾曲形状に形成されるとともに送風通路の出口側に配置される湾曲面部とを、送風方向に対して連接した形状を有することを特徴とする電動機。
【請求項４】
前記シュラウドは、前縁部と後縁部とを結ぶ送風方向の線分の長さLallに対して、前記直線面部の送風方向の長さLstが、０＜Lst／Lall＜０.４２の関係にあることを特徴とする請求項３記載の電動機。
【請求項５】
前記シュラウドは、前記後縁部における内周面の接線の延長線が、前記排気口の内側に位置するように形成されたことを特徴とする請求項３または４記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の回転軸に取着された斜流ファンと、該斜流ファンを備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機の冷却ファンとしての斜流ファンは、例えば特許文献１に示されるように、電動機から突出した回転軸に取着されており、回転軸に取着されたボスにハブが傾斜して延設され、このハブの周縁部にハブの回転軌跡と直交する方向にインペラが一体に形成されるとともに、インペラのハブと対向する縁部にシュラウドが一体に形成されている。また、斜流ファンより大きな外径を有する円筒状に形成され、該斜流ファンを覆うようにして設けられたファンカバーは、斜流ファンと対向する端面部に吸気口を有するとともに電動機の外周部を臨む排気口を有し、さらに、シュラウドと対向する部分では、シュラウドと略平行になるように傾斜面部が形成されている。
【０００３】
このような特許文献１の構成によれば、電動機の運転に伴って斜流ファンが回転すると、ファンカバーの吸気口から外気が吸い込まれ、この外気は斜流ファンのインペラの回転により昇圧された状態でハブおよびシュラウドにより形成された送風通路に沿って外径方向に送風される。斜流ファンから吹き出た外気は、ファンカバーの傾斜面部に沿って流れ、内周面に衝突した後、その内周面に案内されて、回転軸方向へと流れの方向を変える。その後、ファンカバーの排気口から流出し、電動機の外周面に沿って流れ、電動機を冷却する。
【０００４】
【特許文献１】特開平6-327194号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来の斜流ファンによれば、ハブとともに送風通路を形成するシュラウドの内周面がその送風方向に対して全長にわたり直線形状となるように形成されているため、送風通路内のシュラウドの内周面からやや離れた位置を流れる気流が、シュラウドの内周面に沿って流れる気流との流速の相違から、渦流を発生していた。そして、この渦流は送風通路内の気流の円滑な流れを妨げる原因となり、送風量の低下と騒音の増大を招くという問題があった。
【０００６】
また、ハブとシュラウドからなる送風通路を経て外径方向に送風された外気は、ファンカバーの傾斜面部に沿って流れ、内周面に衝突した後、その内周面に案内されて排気口まで送風されるため、ファンカバーに衝突した際に気流の乱れが生じていた。これによって通風抵抗が増して、送風量の低下と騒音の増大を招くという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動機用斜流ファンは、電動機の回転軸の端部に取着されるボスと、前記ボスの外周面に形成された主板と、前記主板に形成された羽根と、前記羽根を間に挟んで前記主板と対向するとともに、前記羽根に形成された筒状のシュラウドと、を備える電動機用斜流ファンにおいて、前記シュラウドは、送風通路の入口側に配置された送風方向に対して略平行となる直線面部と、送風方向に対して外径方向に凸となる湾曲形状に形成されるとともに送風通路の出口側に配置される湾曲面部とを、送風方向に対して連接した形状を有することを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明に係る電動機用斜流ファンは、前記シュラウドは、前縁部と後縁部とを結ぶ送風方向の線分の長さLallに対して、前記直線面部の送風方向の長さLstが、０＜Lst／Lall＜０.４２の関係にあることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電動機は、回転軸と、前記回転軸の端部に取着される斜流ファンと、前記斜流ファンを覆うように設けられるとともに、前記斜流ファンと対向する吸気口と前記電動機の外周部を臨む排気口とを有するファンカバーと、を備える電動機において、前記斜流ファンは、前記回転軸の端部に取着されるボスと、前記ボスの外周面に形成された主板と、前記主板における前記ファンカバーとの対向面において、前記主板に形成された羽根と、前記羽根を間に挟んで前記主板と対向するとともに、前記羽根に形成された筒状のシュラウドとを備え、前記シュラウドは、送風通路の入口側に配置された送風方向に対して略平行となる直線面部と、送風方向に対して外径方向に凸となる湾曲形状に形成されるとともに送風通路の出口側に配置される湾曲面部とを、送風方向に対して連接した形状を有することを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明に係る電動機は、前記シュラウドは、前縁部と後縁部とを結ぶ送風方向の線分の長さLallに対して、前記直線面部の送風方向の長さLstが、０＜Lst／Lall＜０.４２の関係にあることを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明に係る電動機は、前記シュラウドは、前記後縁部における内周面の接線の延長線が、前記排気口の内側に位置するように形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、送風通路を形成するシュラウドの内周面に、送風方向に対して直線面部と湾曲面部とが連接して形成されているので、送風経路を通る気流の流れを円滑にすることにより、電動機の外周部への送風量を増大し、騒音の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１.
本発明に係る実施の形態１を図１〜７を参照して説明する。図１は実施の形態１に係る電動機の外観図、図２は図１のＡ部の拡大断面図、図３は実施の形態１に係る斜流ファンの斜視図、図４は実施の形態１に係る斜流ファンの正面図、図５は実施の形態１に係る斜流ファンの基準化風量増加率特性を示す図、図６は図２のＢ部における気流の状態を示す模式図である。図７は、実施の形態１の展開例を示す要部拡大図であり、図２に相当する図である。
【００１４】
図１と図２において、電動機１の外周は略円筒状のフレーム２で覆われており、フレーム２の両端部の開口はそれぞれブラケット３a、３bにより塞がれている。フレーム２の外周面には、電動機１を床面等に据付けるための取付足４と、一群の冷却フィン５と、端子箱９が設けられる。ブラケット３a、３bから突出した回転軸６の一端部に、ブラケット３aに対向して冷却ファンとしての斜流ファン７が取着される。この斜流ファン７はフレーム２の外径より大きな内径を有するファンカバー８で覆われる。ファンカバー８は、斜流ファン７に対向して吸気口８aを有するとともに、フレーム２の外周部を臨む排気口８bを形成している。
【００１５】
図２〜図４に示すように、斜流ファン７は、回転軸６の端部に取着された円筒状のボス７aと、このボス７aの軸方向と直交してボス７aの外周面に一体的に形成されるとともに、そのほぼ中間部から周縁部にかけてフレーム２の外周部に向かって傾斜した円盤形状の主板７bと、この主板７bにおけるファンカバー８との対向面において、主板７bの回転方向と直交しかつボス７aの周りを放射状に配置され主板７bと一体的に形成された複数枚の羽根７cと、複数枚の羽根７cの上縁部に一体的に形成された円盤形状のシュラウド７dとから構成されている。
【００１６】
また、図２に示すように、シュラウド７dは、羽根７cに対向する内周面が送風方向に対して略平行に直線形状となるように形成された直線面部７dxと、内周面が送風方向に対して外径方向に凸となる湾曲形状となるように形成された湾曲面部７dyとを、送風方向に対して連接して一連に設けたものである。そして、ファンカバー８の吸気口８aに対向する斜流ファン７の入口側に直線面部７dxが配置され、ファンカバー８の排気口８bに対向する斜流ファン７の出口側に湾曲面部７dyが配置される。すなわち、シュラウド７dの内周面は、回転軸６に対して、吸気口８aから排気口８bに向かって傾斜している。
【００１７】
一方、ファンカバー８は、図２に示すように、一方側の端面に吸気口８aを有する円筒状に形成され、斜流ファン７のシュラウド７dと対向する部分において、シュラウド７dに沿うように傾斜した傾斜面部を有している。このように傾斜面部を有したファンカバー８は、傾斜面部を有しないファンカバーと比べて、気流の圧力損失を低減する。さらに、電動機を組み立てる工場内などで多数のファンカバーを積み重ねて保管する際に、一方のファンカバーで他方のファンカバーの傾斜部分を覆うことができるため、省スペース化を可能にする。したがって、傾斜面部を有したファンカバーは広く一般的に用いられている。
【００１８】
上記のように構成された斜流ファン７が、電動機１の駆動に伴って回転軸６と共に回転すると、図２の実線矢印で示すように、外気がファンカバー８の吸気口８aから吸引され、主板７bとシュラウド７dとの間の送風通路をシュラウド７dの内周面に沿って流れ、排気口８bから吹き出たあとはフレーム２の外周面に沿って一群の冷却フィン５の間へと送風される。
【００１９】
すなわち、本実施の形態によれば、シュラウド７dの内周面の入口側に直線面部７dxが形成されているため、送風方向および送風面積に急激な変化がなく、吸気口８aから流入した外気を主板７bとシュラウド７dとで形成された送風通路内に安定して吸い込むことができる。
【００２０】
そして、該送風通路内を流れる気流は、直線面部７dxに沿って流れた後、その下流側に位置する湾曲面部７dyに沿って流れる。直線面部７dxと湾曲面部７dyとの間の境界を越えた気流には、図２の白抜き矢印で示すように、湾曲面部７dyにおいて局所的に大きく働く遠心力が作用する。これによって、シュラウド7dの内周面に沿って流れる気流と、その内周面からやや離れて近傍を流れる気流とが、ともに湾曲面部７dyに対して強く押しつけられながら流れるため、シュラウド７dの内周面近傍での渦流の発生が抑制される。このように、本実施の形態によれば、気流がシュラウド７dに形成された湾曲面部７dyに沿って円滑に流れるため、送風量を増大することができるとともに騒音の発生を抑制することができる。
【００２１】
図５は、本実施の形態に係る斜流ファンによる送風性能の解析結果である。ここで、「基準化風量増加率」とは、所定の電動機の消費電力において、従来の斜流ファンの風量を０とし、本実施の形態に係る斜流ファンの最大風量を１とした場合の、従来の斜流ファンに対する本実施の形態に係る斜流ファンの風量増加率である。Lstとは、直線面部７dxの送風方向の長さを示している。Ｌallとは、シュラウド７dの入口側に位置する前縁部７dftと出口側に位置する後縁部７dbkとを結ぶ送風方向の線分の長さを示している。図５は、この基準化風量増加率が、Lallに対するLstの割合（Lst/Lall）に応じてどのように変化するかを示している。
【００２２】
ここで、従来の斜流ファンは、特許文献１に示されるようなLst/Lall=１の場合としている。この場合、シュラウド７dの内周面が送風方向に対して直線面部７dxのみによって形成され、基準化風量増加率は「０」である。一方、本実施の形態にかかる斜流ファンは、０<Lst/Lall<１の場合に該当する。この場合、シュラウド７dの内周面が送風方向に対して直線面部７dxと湾曲面部７dyとを連接して一連に形成されている。図５の解析結果によれば、Lst/Lall≒０．２４の場合に基準化風量増加率が最大値をとることがわかる。
【００２３】
したがって、図５の解析結果から明らかなように、シュラウド７dの内周面が送風方向に対して直線面部７dxのみによって形成される斜流ファンの風量に比べて、シュラウド７dの内周面が送風方向に対して直線面部７dxと湾曲面部７dyとを連接して形成されている斜流ファンの風量の方がより大きいことがわかる。特に、基準化風量増加率＞０．５となる、０<Lst/Lall<０.４２の場合に該当するようにシュラウド７dの内周面を形成すれば、基準化風量増加率が顕著に大きくなることが明らかである。
【００２４】
また、本実施の形態においては、斜流ファン７とファンカバー８とは、図２に示すように、シュラウド７dの内周面の後縁部７dbkにおける接線の延長線が、ファンカバー８の内周面と交差することなく、ファンカバー８の排気口８bの内側に位置するように関係付けて構成されている。上記のような構成としたことにより、斜流ファン７から吹き出す気流が、ファンカバー８の内周面と干渉することなくファンカバー８の排気口８bから流出される。これによって、気流の乱れが抑制され、送風量を増大することができるとともに騒音の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、図２に示すように、ファンカバー８は斜流ファン７のシュラウド７dと対向する部分において、シュラウド７dに沿うように傾斜した傾斜面部を有している。
【００２６】
ここで、特許文献１の斜流ファンは、シュラウドの内周面が送風方向に対して直線形状のみによって形成されているとともに、ファンカバーに傾斜面部がこのシュラウドに対向する部分に形成されている。これによって、斜流ファンが回転すると、シュラウドと傾斜面部との間において、シュラウドの回転に伴って移動する空気が存在するシュラウド外周面近傍の境界層と、静止する空気が存在するファンカバーの傾斜面部の内側面近傍の境界層とが互いに干渉しあう領域が、シュラウドの全長に沿って存在する。このため、この干渉領域は大きな気流の乱れを誘起し、送風量の低下と騒音の発生を招く原因となっていた。
【００２７】
しかしながら、本実施の形態によれば、図６に示すように、ファンカバー８の傾斜面部に対して、斜流ファン７のシュラウド７dの湾曲面部７dyを対向させることにより、斜流ファン７の回転に伴って移動する空気が存在するシュラウド７d外周面近傍の境界層Ａと、静止する空気が存在するファンカバー８の傾斜面部の内側面近傍の境界層Ｂとが互いに干渉しあう領域Ｃが、シュラウド７dの全長に比して一部の範囲にのみ存在する。これによって、干渉領域Ｃに起因する気流の乱れが抑制され、送風量を増大することができるとともに、騒音の発生を抑制することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、ファンカバー８の形状について図２に示す形状である必要はなく、たとえば図７に示すような傾斜面部を有しない形状でもよい。また、シュラウド７dの直線面部７dxの回転軸６に対する傾斜角、湾曲面部７dyの曲率などについて限定するものではない。
【００２９】
また、シュラウド７dは、直線面部７dxと湾曲面部７dyとを稜線によって連接するだけでなく、図７に示すように曲線によって連接するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる電動機用斜流ファンと該斜流ファンを備えた電動機は、送風量を増大し、騒音の発生を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１に係る電動機の外観図である。
【図２】図１のA部の拡大断面図である。
【図３】実施の形態１に係る斜流ファンの斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る斜流ファンの正面図である。
【図５】実施の形態１に係る斜流ファンの基準化風量増加率特性を示す図である。
【図６】図２のB部における気流の状態を示す模式図である。
【図７】実施の形態１の展開例を示す要部拡大図であり、図２に相当する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  電動機
６  回転軸
７  斜流ファン
８  ファンカバー
８a  吸気口
８b  排気口
７a  ボス
７b  主板
７c  羽根
７d  シュラウド
７dx  直線面部
７dy  湾曲面部
７dft  前縁部
７dbk  後縁部
【図１】
2010124534.tif 000003
【図２】
2010124534.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010124534.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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